电网调度可视化预警系统研究

康鑫 刘文颖

【摘 要】 为了对电网调度可视化预警系统进行研究，本文首先介绍了电网调度可视化预警系统概述，然后以某电网的实际情况为基础介绍了电网调度可视化预警系统设计，主要包括：电网调度可视化预警系统架构设计以及数据库设计。然后介绍了系统的实现与测试。通过测试结果发现这种系统很好的实现了各个方面的要求。本文的研究可以作为电网调度可视化预警系统设计过程中的参考。

【关键词】 电网调度  可视化  预警系统

调度人员在电网调度监控的过程中需要花费大量的时间检测调度的实时数据，而大量的数据会使长时间进行检测的调度人员产生视觉上的疲劳，这样就会在一定程度上降低电网调度数据的敏感度，进而减弱了掌控电网运行状态的能力。传统的电力调度软件主要通过表格或者图形将数据展现给调度人员，但是这种数据推送方式缺乏相应的概括性和提示性，无法有效的提升电网调度监控人员的信息敏感度。

1 电网调度可视化预警系统概述

专门为电网调度自动化而设计的监视程序就是电网可视化系统，电网调度的运行参数能够通过可视化的手段展现出来，调度员在调度的过程中能够以直观的可视化图形为参考，在对计算机图形技术充分应用的基础上运用灵活的、实物化的以及动态的方式将枯燥的电网运行数据显示出来，将人脑的模糊识别功能充分的发挥了出来，能够为调度自动化系统提供有效的技术支持。在电力系统不断发展的过程中可视化技术也在不断的进步，最初的电网单线图数据已经逐渐被淘汰，逐渐的将颜色、动画、地理位置等因素充分的考虑在内，在这个过程中逐渐形成了一系列的可视化表达方式。本文中介绍的电网可视化分析预警系统能够有效的实现预警分析的自动化，在对自动预警模型进行建立的基础上运行可视化的分析预警系统，通过实施该系统能够在建立电网运行预警机制的基础上保证数据的快速获取、精确分析以及可视化的结果展示，能够有效的提升电网调度效率。下面将对电网调度可视化预警系统设计和相应目标的实现进行详细的研究。

2 电网调度可视化预警系统设计

2.1 电网调度可视化预警系统架构设计

本文中涉及电网的调度可视化预警系统架构图1所示。

从上图的电网调度可视化预警系统结构图中可以看出整个系统主要分为计算、数据存储和数据应用分析三个部分，在数据库系统中存放系统的实时数据，数据处理部分能够有效的进行系统的计算分析以及可视化展示。

2.2 数据库设计

首先进行数据库的总体设计，本文涉及的电网中可视化分析预警系统的数据库主要分为两个部分。即一般的数据库关系系统以及实时数据库系统。实时性是这种数据库最主要的特点。因此这种数据库主要具备以下几种数据库的基本要求：能够对基本的数据库进行数据定义、数据存取和数据维护;数据查询、数据一致性检查等各种操作可以通过该数据库来完成;具有相应的数据调度以及数据并发控制功能;能够对数据存取过程中的数据进行安全性方面的检查;具有相应的数据备份和数据恢复功能。为了达到以上几种要求，采用集成的方法设计数据库。另外一方面，这种数据库还具有实时性的特点，能够实时的高效处理事物。

然后确定数据库字典，本文中涉及的可视化电力系统主要应用公司内部研发的数据库内存，相应的数据访问接口和数据建模工具主要包括：PT数据表、发电机、开关刀闸、负荷、电容、电抗、绕组变压器、母线。

最后进行模块设计，在对系统模块进行分析的基础上将图形化编辑、灵敏度分析、节点等高线可视化、实施状态下电网运行指标及虚拟表达、N-1故障预警评估及其可视化作为系统分析的主要内容。在图形化编辑的过程中首先进行图元的绘制，其次进行组合图元的绘制，再次进行地理接线图的绘制。最后进行设备的关联，通过图形和设备的关联能够有效的对系统状态进行读取，动态直观的将图形内容显示出来。在潮流计算的过程中，首先要确定负荷母线电压矢量和发电机母线电压矢量之间灵敏度关系，这里可以根据相关的公式理论计算。

在可视化显示方面，要在确定基本原理的基础上进行流程的设计，然后进行三角形网的构建以及三角形网的优化并内插等值点，在对等值点进行搜索和追踪的过程中进行等高线的拟合。

3 系统的实现与测试

3.1 系统的实现

在系统的实现过程中首先进行图形化的编辑，图形化编辑是这种可视化分析预警系统需要实现的功能，通过图形编辑技术能够建立起电网内的主接线图和地理接线图。其中组合图元定制、各种线路和目前的专用图形都可以通过图形化编辑功能来实现。

下面介绍主接线图的实现过程：第一，将接线图分为多个图层，按照图层的顺序依次为画布、图元以及设备参数信息、其中设备参数信息在最上层。第二，利用图形化工作创建一个画布。第三，在用户拖放单元的过程中将画布的左上角作为坐标零点，在读取所拖放位置坐标的过程中将像素点作为拖放单位。第四，采用坐标位置的方式记录图元之间的连线，对于直线将直线的起点和重点的坐标记录下来，将折线的起点和终点的坐标以及折点的位置坐标都要记录下来。第五，在数据库中将读取单元的设备技术参数恶化名称等信息记录下来，同时在图元的上一个图层中将这些信息显示出来。

然后进行设备的参数管理，设备参数的录入图如图2所示。

从上图中的电网主界面图中我们可以看出能够实现各个方面的功能，例如地理接线图和电压等高线等。母线电压通过电压等高线来显示，其中非母线处的电压值可以通过距离加权的方法进行计算，这样能够利用连续的电压着色来替代离散的电压着色，这样能够非常准确的显示数据，同时还能够将数据的地理分布情况清晰的表达出来。

其中无功出力及备用监视主要采用以下的实现过程：首先绘制主接线图、其次对无功备用信息进行计算。再次，利用图形的旋转功能将接线图转到斜向俯视的角度。最后以无功和备用数据为基础进行蓝色备用的绘制以及红色无功出力柱状图的绘制。

3.2 系统的测试

在系统测试的过程中首先要确定要测试的项目，应当以系统的需求和设计为基础对电网可视化分析系统的可视化功能进行测试，对等高线计算算法进行验证，同时还应对测试系统预警机制的有效性进行测试。在系统测试的过程中采用下面的服务器环境。

然后合理的确定测试内容，其中测试内容包含18个方面。例如，测试服务器的安装，在确定服务端软件安装、配置数据库、启动数据库和初始数据导入的基础上期待输出完成数据库的导入以及服务端成功的启动。图形化编辑工具测试方面，在确定坐标部件、表格部件、文本、位图等的基础上期待绘制成功的数据结果;在打开与保存、删除位图、参数设置等测试方面期待成功的输出结果。在测试的过程中尽管出现了一些BUG，但是设计人员在对这些BUG进行分析的过程中逐渐的弥补的这些系统的缺陷，系统达到了设计的要求。

本文中的电网调度可视化预警系统能够有效的实现自动化，在根据可视化预警分析算法建立自动预警模型的基础上对电网可视化分析预警系统自主的运行，本文中的电网调度可视化预警系统能够实现电网的多维度分析，在电网运行预警分析额辅助决策上可以应用到整个电网，使用动态分析预警替代了原有的EMS系统静态分析监测，这种系统比较重视数据的综合分析和预警决策。在对该系统进行实施的过程中能够建立相应的电网运行预警机制。利用该系统的平台能够快速准确的对数据进行分析，能够有效的提升电网调度策略以及挖掘调度数据。同时这种系统采用了电力系统运行状态分层机制，在分层的过程中充分的参考运行人员对数据的关注程度以及调度监控的重要性，这样能够提供给运行人员必要、可靠和关键的信息。第一层显示界面可以将系统的整体运行状态显示出来。第二层显示界面能够将运行人员关注的数据分析结果显示出来。第三个界面能够将监测信息的具体数值展示出来，在展示的过程中能够充分的利用可视化的图形界面。

4 结语

总而言之，本文中的电网调度可视化预警系统在提升电网调度可视化分析水平的基础上改变了原有的传统分析方法，提高了工作人员的工作效率，后续还应当对电网调度可视化预警系统的设计进行更加深入的研究。

参考文献

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